Wat is cavitatie? Hoe kunnen de maatregelen tegen cavitatie worden verbeterd?

 

• Wat is cavitatie?

Cavitatie is een schadelijke aandoening die vaak voorkomt in centrifugaalpompeenheden. Cavitatie kan de efficiëntie van de pomp verminderen, trillingen en lawaai veroorzaken en leiden tot ernstige schade aan de waaier, het pomphuis, de as en andere interne onderdelen van de pomp. Cavitatie treedt op wanneer de vloeistofdruk in de pomp onder de verdampingsdruk daalt, waardoor dampbellen ontstaan ​​in lagedrukgebieden. Deze dampbellen kunnen met geweld instorten of "imploderen" wanneer ze het hogedrukgebied binnendringen. Dit kan mechanische schade in de pomp veroorzaken, zwakke punten creëren die gevoelig zijn voor erosie en corrosie, en de prestaties van de pomp nadelig beïnvloeden.

 

Het begrijpen en implementeren van strategieën om cavitatie te verminderen is van cruciaal belang voor het behoud van de operationele integriteit en levensduur van centrifugaalpompen.

 

• Soorten cavitatie in centrifugaalpompen

 

1. Cavitatie van verdamping.Ook bekend als "klassieke cavitatie" of "netto positieve zuigkop beschikbare (NPSHa) cavitatie", is dit het meest voorkomende type cavitatie. Centrifugaalpompen verhogen de snelheid van de vloeistof terwijl deze door het aanzuiggat van de waaier stroomt. De toename van de snelheid komt overeen met een afname van de vloeistofdruk. Door de drukverlaging kan een deel van de vloeistof gaan koken (verdampen) en dampbellen vormen, die met geweld instorten en kleine schokgolven produceren wanneer ze het hogedrukgebied bereiken.

 

2. Turbulente cavitatie.Componenten zoals ellebogen, kleppen en filters in het leidingsysteem zijn mogelijk niet geschikt voor de hoeveelheid of aard van de verpompte vloeistof, waardoor wervelingen, turbulentie en drukverschillen in de vloeistof kunnen ontstaan. Wanneer deze verschijnselen optreden bij de pompinlaat, kunnen ze het inwendige van de pomp direct eroderen of ervoor zorgen dat de vloeistof verdampt.

 

3. Cavitatie van het Blade-syndroom.Dit type cavitatie, ook bekend als "blade pass-syndroom", treedt op wanneer de diameter van het rotorblad te groot is of de interne coating van het pomphuis te dik is/de binnendiameter van het pomphuis te klein is. Eén of beide van deze omstandigheden zullen de ruimte (speling) binnen het pomphuis verkleinen tot beneden aanvaardbare niveaus. De vermindering van de speling binnen het pomphuis veroorzaakt een toename van de vloeistofsnelheid, wat resulteert in een afname van de druk. Door de drukverlaging kan de vloeistof verdampen, waardoor cavitatiebellen ontstaan.

 

4. Interne recirculatiecavitatie.Wanneer een pomp de vloeistof niet met de vereiste stroomsnelheid kan afvoeren, zorgt deze ervoor dat de vloeistof geheel of gedeeltelijk rond de waaier circuleert. De gerecirculeerde vloeistof stroomt door gebieden met lage en hoge druk, waarbij warmte en hoge snelheid worden gegenereerd en verdampingsbellen worden gevormd. Een veel voorkomende oorzaak van interne recirculatie is het laten draaien van de pomp met de pompuitlaatklep gesloten (of met een laag debiet - Pump Salon Note 1).

 

5. Cavitatie door luchtmeevoering.Er kan lucht in de pomp worden gezogen via een defecte klep of een losse fitting. Eenmaal in de pomp beweegt de lucht met de vloeistof mee. De beweging van de vloeistof en de lucht kan bellen vormen die "exploderen" wanneer ze worden blootgesteld aan de verhoogde druk van de pompwaaier.

 

• Wat zijn de gevaren van cavitatie?

 

1. Corrosie van doorstroomcomponenten:

(1) Vanwege de hoogfrequente (600 ~ 25.000 Hz) impact die wordt gegenereerd wanneer de bellen barsten, is de druk zo hoog als 49 MPa, wat mechanische erosie op het metalen oppervlak veroorzaakt.

 

(2) Omdat tijdens de verdamping warmte vrijkomt en hydrolyse optreedt als gevolg van het batterij-effect van het temperatuurverschil, oxideert de gegenereerde zuurstof het metaal en veroorzaakt chemische corrosie.

 

2. Pompprestaties nemen af:

Wanneer de pompcavitatie optreedt, wordt de energie-uitwisseling in de waaier verstoord en vernietigd, en de externe kenmerken komen tot uiting als de QH-curve, QP- en Qn-curven afnemen. In ernstige gevallen wordt de stroom in de pomp onderbroken en werkt deze niet.

 

Bij lage specifieke snelheden, aangezien het stroomkanaal tussen de bladen smal en lang is, vullen de bellen, zodra cavitatie optreedt, het gehele stroomkanaal en zal de prestatiecurve plotseling dalen.

 

Voor gemiddelde en hoge specifieke snelheden is het stromingskanaal kort en breed, dus er is een overgangsproces nodig voordat bellen zich ontwikkelen vanaf het ontstaan ​​tot het vullen van het gehele stromingskanaal. De bijbehorende prestatiecurve begint langzaam te dalen en daalt vervolgens scherp wanneer deze stijgt tot een bepaald debiet.

 

• Maatregelen om de anti-cavitatie te verbeteren

 

1. Maatregelen om de anti-cavitatieprestaties van de centrifugaalpomp te verbeteren:

(1) Verbeter het structurele ontwerp van de zuigpoort van de pomp tot de waaier. Vergroot het stroomgebied; vergroot de kromtestraal van het inlaatgedeelte van het rotordeksel om de snelle versnelling en drukval van de vloeistofstroom te verminderen; verminder op passende wijze de dikte van de bladinlaat en rond de bladinlaat om deze dicht bij de gestroomlijnde vorm te maken, wat ook de versnelling en drukval van de stroming rond de bladkop kan verminderen; de oppervlakteafwerking van de waaier en de bladinlaat verbeteren om weerstandsverlies te verminderen; Verleng de inlaatrand van het blad naar de waaierinlaat, zodat de vloeistofstroom vooraf werk krijgt en de druk verhoogt.

 

(2) Er wordt een voorste inductor gebruikt om de vloeistofstroom vooraf in de voorste inductor te laten werken om de vloeistofstroomdruk te verhogen.

 

(3) Door een waaier met dubbele zuigkracht te gebruiken, komt de vloeistofstroom tegelijkertijd vanaf beide zijden van de waaier de waaier binnen, zodat de inlaatdoorsnede wordt verdubbeld en het inlaatdebiet kan worden gehalveerd.

 

(4) De ontwerpwerkconditie neemt een iets grotere positieve invalshoek aan om de inlaathoek van het blad te vergroten, de buiging bij de bladinlaat te verminderen, de bladblokkering te verminderen en het inlaatgebied te vergroten; verbeter de werkomstandigheden bij grote stroming om stromingsverlies te verminderen. De positieve aanvalshoek mag echter niet te groot zijn, anders heeft dit invloed op de efficiëntie.

 

(5) Gebruik cavitatiebestendige materialen. De praktijk leert dat hoe hoger de sterkte, hardheid en taaiheid van het materiaal, hoe beter de chemische stabiliteit en hoe sterker de cavitatiebestendige prestaties.

 

2. Maatregelen om de effectieve cavitatiemarge van het vloeistofinlaatapparaat te verbeteren:

(1) Verhoog de druk van het vloeistofoppervlak in de vloeistofopslagtank vóór de pomp om de effectieve cavitatiemarge te vergroten.

 

(2) Verklein de installatiehoogte van de pomp van het zuigapparaat.

 

(3) Verander het opwaartse zuigapparaat in een apparaat voor omgekeerde irrigatie.

 

(4) Verminder het stroomverlies in de pijpleiding vóór de pomp, zoals het zoveel mogelijk inkorten van de pijpleiding binnen het vereiste bereik, het verminderen van de stroomsnelheid in de pijpleiding, het verminderen van het aantal ellebogen en kleppen en het vergroten van de klepopening als zoveel mogelijk.

 

(5) Verlaag de temperatuur van het werkmedium bij de pompinlaat (wanneer het transportmedium de verzadigingstemperatuur bijna heeft bereikt).

 

De bovenstaande maatregelen kunnen op de juiste manier worden toegepast na een uitgebreide analyse op basis van het pomptype, de materiaalkeuze en de omstandigheden op de locatie van het pompgebruik.